Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill crearon una calle de un solo sentido para los electrones que puede desbloquear la capacidad de los dispositivos para procesar datos inalámbricos de ultra alta velocidad y simultáneamente recolectar energía para obtener energía. Los investigadores hicieron esto dando forma al silicio a escala microscópica para crear un embudo, o "trinquete, "para los electrones.

Este método supera las limitaciones de velocidad de las tecnologías anteriores al eliminar las interfaces que tienden a ralentizar los dispositivos ". Este trabajo es emocionante porque podría permitir un futuro en el que cosas como los relojes inteligentes de bajo consumo se carguen de forma inalámbrica a partir de los datos que ya reciben sin necesidad de hacerlo. a dejar la muñeca de una persona, "dijo James Custer Jr., estudiante de doctorado en la Facultad de Artes y Ciencias de la UNC-Chapel Hill.

Los hallazgos fueron publicados el 10 de abril en la revista. Ciencias . Custer es el autor principal. Trabajó con colaboradores en las universidades de Duke y Vanderbilt.

Los electrones transportan corriente eléctrica, y normalmente no les importa la forma del cable por el que fluye la corriente. Todavía, cuando las cosas se ponen muy pequeñas, la forma comienza a importar. Los embudos aquí son ultrapequeños, más de un millón de veces más pequeño que un cable eléctrico típico. Como resultado, los electrones del interior se comportan como bolas de billar, rebotando libremente en las superficies. La forma asimétrica de embudo hace que los electrones reboten preferentemente en una dirección. En efecto, los electrones se ven obligados a seguir una calle de un solo sentido.

Bajo voltaje de corriente continua (CC), el embudo facilita que la corriente fluya hacia adelante que hacia atrás, creando un diodo eléctrico. Cuando se aplica corriente alterna (CA), la estructura todavía solo permite que la corriente fluya en una dirección, comportándose como un trinquete y haciendo que los electrones se acumulen en un lado. Este proceso es como una llave de tubo, que fuerza a los trinquetes para producir movimiento físico en una sola dirección.

El trabajo ha demostrado que estos trinquetes de electrones crean "diodos geométricos" que operan a temperatura ambiente y pueden desbloquear habilidades sin precedentes en el régimen ilusorio de terahercios.

"Los diodos eléctricos son un componente básico de la electrónica, y nuestros resultados sugieren que podría haber un paradigma completamente diferente para el diseño de diodos que operan a frecuencias muy altas, "dijo James Cahoon, profesor asociado de química. Cahoon es el autor correspondiente y dirigió el grupo de investigación del estudio. "Los resultados son posibles porque hacemos crecer las estructuras de abajo hacia arriba, utilizando un proceso sintético que produce geometrías precisas, materiales monocristalinos ".

Los trinquetes de electrones se crean mediante un proceso desarrollado previamente en el grupo Cahoon llamado ENGRAVE, que significa "Crecimiento y apariencia de nanocables codificados a través de VLS y grabado". ENGRAVE utiliza un proceso de vapor-líquido-sólido para hacer crecer químicamente cilindros monocristalinos de silicio, llamados nanocables, con geometría definida con precisión.

"Gran parte del trabajo en este campo se ha realizado anteriormente con materiales costosos a temperaturas criogénicas, pero nuestro trabajo destaca que los diodos geométricos hechos con silicio relativamente barato pueden funcionar a temperatura ambiente, que incluso nos sorprendió al principio, ", Dijo Custer." Esperamos que nuestros resultados despierten un gran interés en los diodos geométricos ".

Los diodos son la columna vertebral de toda la tecnología; permiten que las computadoras procesen datos codificando señales como 1 y 0. Tradicionalmente, los diodos requieren interfaces entre materiales, como entre semiconductores de tipo ny tipo p o entre semiconductores y metales. Por el contrario, Los diodos geométricos están hechos de un solo material y simplemente usan la forma para dirigir las cargas preferentemente en una dirección.

Con un desarrollo continuo, trinquetes de electrones de nanocables prometen pavimentar una alta velocidad, camino de un solo sentido hacia las nuevas tecnologías.